JPS6039510B2

JPS6039510B2 - 平面研摩方法

Info

Publication number: JPS6039510B2
Application number: JP55022539A
Authority: JP
Inventors: 武敏米澤; 和夫横山; 義啓片山; 昇伊藤; 茂近藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1980-02-25
Publication date: 1985-09-06
Also published as: JPS56119367A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は比較的大面積の平面を境面に加工するに際し、
粗研摩された加工面を、確実かつ容易に仕上げ研摩する
ことのできる方法に関するものである。

平面の境面研摩には、研摩盤、ラップ盤等の加工機械が
広く用いられているが、研削加工では加工面の加工変質
を防止することは極めて困難であり、特にシリコンゥェ
ハ等の電子部品材料の境面研摩には実用されていない。

そのような場合には微細な遊離低粒によるラッピング，
ポリシングが採用されるが、従釆の装置では、工作物の
被加工面面積よりも十分に大きい円板をラップもしくは
ポリシャとして用いられるため、工作物の寸法や形状に
制限があった。本発明はこの制約のない方法を提供する
ものである。

−以下、その一実施例につい
て、図面を用いて説明する。

工作物１はステージ２の上に固定されている。固定の手
段は工作物材質に応じて適宜選べばよいが、電磁チャッ
ク，真空チャック，メカニカルクランプおよび熱可塑性
樹脂による接着等が有効である。この実施例では工作物
１は平行平面板となっているが、任意形状の工作物の平
面部分を被加工面とすることが可能である。すなわち、
本発明では工作物１を運動させる必要性はなく、単にス
テージ２に固定すればよいので、工作物の形状に関する
制約は少ない。ステージ２の周囲は壁３で囲まれて液槽
が形成されており、内部には研摩剤を含む加工液４が入
れられている。研摩剤としては、ＡＩ２０３，Ｓｉ０２
，ＳＩＣ，もしくはダイヤモンド等の微粒子を用いるこ
とができるが、Ｍｇ０の微粒子を使用すると各種の材料
を極めて高度の境面に加工することが可能である。液と
しては不水瀞性研削液，水港性研削液も使用できるが、
純水に適当な増粘剤（たとえばグリセリン）を添加した
ものを用いると微粒子をうまく分散させることができる
。増粘剤は、後述の勤圧流体軸受状態を実現するのに有
効である。加工液中には円形の平面板５が浸潰されてい
る。この平面板５は回転軸６に固定され、モータ７で駆
動される。この実施例ではモータ７は空気タービン形の
モータであり、パイプ８より高圧の空気が供給される。
モータ７はその外形がピストンとなり、シリンダ９の中
を直線移動するが、回転は禁じられている。このモータ
７とシリンダ９のすきまは、１０より供給される圧縮空
気により静圧形の空気軸受を構成し、スラスト方向への
連動をスムーズにしている。モータ７はさらにロッド１
１でピストン１２と連結されている。ピストン１２は空
気室１３および１４に供給される圧縮空気１５，１６の
調整により回転板５の工作物１に対する押圧力を制御で
きるよう構成される。すなわち、圧縮空気１５，１６の
圧力を適当に設定し、モータ７を回転させると、回転板
５と工作物１の表面との間には、加工液の流れが作りだ
す高圧と、回転板５を工作物１に向かって押圧する圧力
とのバランスする位置で、回転板５と工作物１との間に
適当な間隙を保って、勤庄軸受状態が形成される。

この勤圧軸受状態を安定にするためにモータ７は静氏空
気軸受で支持されている。さらに、動圧軸受状態を安定
にする手段として前述の加工液への増粘剤の添加は効果
的である。他にも、回転板５の表面に、同心円状もしく
はスパイラル状の溝を設けたり、回転板５の中心部に加
工液供給口を設けたりすることが有効である。この状態
で回転板５と工作物１の間隙に加工液４が流れると、加
工液４中の研摩剤が工作物１の表面に衝突し、工作物１
の表面を極微少量づっ除去する。

このとき、研摩剤の衝突のエネルギーが適当であれば、
工作物１の表面は弾性破壊のみで加工され、なんら変質
を生じさせることなく加工が進行する。極微少量づつの
加工であるから加工能率は低いが、本発明は最終の仕上
げ加工として用いられるべき加工法であり、工作物１の
表面は研削等の手段ですでに粗研摩されており、平面度
等の巨視的な面精度の完成した状態から加工する。した
がって、加工代はたかだか数ミクロンのオーダであり、
加工変質を除去し、鏡面を生成できる最少限の加工代で
よい。たとえば、レジノィドボンドのダイヤモンド砥石
（＃１５００〜３０００）を用いて前加工を行なった場
合には、仕上げの研摩代は１〜２仏ｍで十分である。本
発明の加工法は、いわば、加工液を弾性砥石と考える定
圧研削のようなものであり、回転板５を回転させつつ、
工作物表面を走査させれば、工作物表面を摺し、面とし
て研摩が行なわれる。

工作物表面をくまなく一様に走査させるために、ピスト
ン部１７はＸ−Ｙテーブル１８に取りつけられている。
Ｘ−Ｙテーブル１８はコントローラとモータ（図示せず
）で駆動されるが、回転板５の走査軌跡はなるべくラン
ダムである方が加工面の平面度によい影響を与える。ま
た、回転板５が工作物表面からはずれると勤圧鞠受状態
が成立せず、回転板５が工作物１に衝突するため、コン
トローラにはあらかじめ走査限界をプログラムしておく
必要がある。あるいはモータ７のスラスト方向の加速度
を検出し、急激な動きに対してはスラスト方向の動作を
拘束するような構成も有効である。本発明は、回転板５
が被加工面に摺って走査されることが特徴であるため、
Ｘ−Ｙテーブル１８の走査面と被加工面とは完全に平行
とはならなくてもよいが、より平行に近い方が好ましく
、そのためにステ−ジ２の下に調整ねじ１９を設けてお
き、これで調節できるようにしておくことが望ましい。
回転板５が被加工面を走査する時間を短縮する手段とし
て、複数の回転板ユニットを装備することは効果的であ
り、回転板ユニットの数に比例して能率が向上する。

また、本発明においては工作物を運動させる必要は特に
ないと述べたが、能率を向上させる手段として、回転運
動等を与えることはもちろん可能であり、本発明を妨げ
るものではない。以上述べた本発明の方法で研摩をした
場合には、次のような特徴がある。

‘１’工具となる回転板と被加工面は非接触で加工が行
なわれるため、本質的にスクラッチ（深いひつかききず
）が生じない。

■ 研摩剤として粒蓬０．１仏ｍのＭｇ０を用いた場合
には、ステンレス鋼の表面を０．００かｍのあらさにま
で研摩することができた。

‘３１工作物の寸法は大きいほど、本発明の加工法の
特徴が発揮される。

｛４）バフ仕上げ等の研摩では端部に著しい「だれ」を
生じるが、本発明の加工法では「だれ」は極めて軽微で
あり、回転板と被加工面との間隙を大きくとれば、加工
能率は低下するが、「だれ」はほとんど生じない。

‘５｝研摩剤が工作物に埋め込まれるようなことはま
ったくなく、被加工面の清浄度をイオンマイクロアナラ
ィザで検査したところ、化学研摩の面とほぼ同等であり
、極めて清浄であった。

以上述べたように、本発明加工法によれば、従来なし得
なかった高度の境面研摩が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明にかかる平面研摩方法を実施するための装置
の一例を示す一部破断側面図である。１…・・・工作物、２・・・・・・ステージ、３・・・
・・・壁、４・・…・加工液、５…・・・平面板、６・
・・・・・回転軸、７・・・…モータ、９……シリンダ
、１１……ロッド、１２…・・・ピストン、１３，１４
・・・・・・空気室、１５，１６・・・・・・圧縮空気
、ＩＴ・・・・・・ピストン部、１８・・・…Ｘ−Ｙテ
ーブル。

Claims

【特許請求の範囲】

１研摩剤を含む加工液中の浸漬した被加工物の被加工
面に対向して、少なくとも一つ以上の前記被加工面より
小さな面積の円形平面体を回転させ、この回転平面体の
回転平面を所定の圧力にて前記被加工物の被加工面に向
けて押圧し、前記被加工面と前記回転平面との間に加工
液を動作流体とする動圧平面軸受を形成し、前記回転平
面を前記被加工面より浮上させて非接触状態を保ちつつ
、前記回転平面が前記被加工面を摺い面として前記被加
工面をほぼ均一に走査し、研摩剤が被加工面に衝突して
生じる被加工面表面の微小弾性破壊の集積によつて前記
被加工物表面を研摩することを特徴とする平面研摩方法
。